提能訓練練案[15]一、選擇題：本題共10小題，每小題只有一個選項符合題目要求。1．(2024·山東高考化學一模測試)新材料的發明與制造，推動著人類社會的進步和發展。下列有關材料的說法錯誤的是(B)A．電阻率低、熱導率高的石墨烯可用于制作超級導電材料B．制作航天服的聚酯纖維屬于新型無機非金屬材料C．華為4nm芯片即將上市，芯片的主要成分是高純硅D．“蛟龍號”深潛器外殼使用的特種鈦合金硬度高、耐高壓、耐腐蝕[解析]電阻率低、熱導率高的石墨烯可用于制作超級導電材料，A正確；制作航天服的聚酯纖維屬于有機高分子合成材料，B錯誤；芯片的主要成分是高純硅，C正確；鈦合金硬度高、耐高壓、耐腐蝕，D正確，故選B。2．健康飲食是人們生活質量提高的一種體現。下列說法不正確的是(A)A．明礬的化學成分為硫酸鈉，是傳統的食品改良劑和膨松劑B．奶粉中可添加硫酸亞鐵、硫酸鋅等作為營養強化劑C．味精的主要成分是谷氨酸鈉，是一種常用的增味劑D．豆腐中含有鹽鹵(氯化鎂或硫酸鈣)，菠菜中含有草酸，兩者不宜混合燒制[解析]明礬的化學成分為KAl(SO4)2·12H2O，常用作凈水劑，小蘇打(NaHCO3)是傳統的食品改良劑和膨松劑，故A錯誤；奶粉中添加硫酸亞鐵、硫酸鋅等可補充Fe、Zn等微量元素，作為營養強化劑，故B正確；味精為谷氨酸鈉，是一種鮮味調味料，易溶于水，其水溶液有濃厚鮮味，故C正確；硫酸鈣、草酸兩者混合會發生反應CaSO4＋H2C2O4=CaC2O4↓＋H2SO43．(2024·廣東廣州階段練)化學與人類生產、生活密切相關，下列說法正確的是(B)A．高純度的硅單質廣泛用于制作光導纖維B．龍山黑陶“黑如漆、亮如鏡、薄如紙、硬如瓷”，堪稱東方藝術珍品，其主要成分為硅酸鹽C．“司南之杓(勺)，投之于地，其柢指南”，其中“杓”的主要成分為Fe2O3D．食品包裝里常有硅膠、生石灰、還原鐵粉三類小包，其作用相同[解析]高純度的硅單質廣泛用于制作計算機芯片等，二氧化硅用于制作光導纖維，故A錯誤；Fe3O4具有磁性，司南之杓中“杓”的主要成分為Fe3O4，故C錯誤；食品包裝里常有硅膠、生石灰、還原鐵粉三類小包，硅膠、生石灰可以吸水，是干燥劑，還原鐵粉可以吸收水和氧氣，起到干燥劑和抗氧化劑的作用，其作用不相同，故D錯誤。4．“九秋風露越窯開，奪得千峰翠色來”是贊譽越窯青瓷的詩句，描繪了我國古代精美的青瓷工藝品。玻璃、水泥和陶瓷均為硅酸鹽產品，下列有關說法正確的是(C)A．水泥是人類最早使用的硅酸鹽產品B．制陶瓷的原料為純堿、石灰石和石英砂C．玻璃屬于硅酸鹽產品，通常性質穩定D．沙子的主要成分均為硅酸鹽[解析]陶瓷是人類最早使用的硅酸鹽產品，故A錯誤；陶瓷是以黏土為主要原料以及各種天然礦物經過粉碎混煉、成型和煅燒制得的，故B錯誤；沙子的主要成分為二氧化硅，故D錯誤。5．“愛因斯坦”探針衛星的X射線主探器單體結構如圖所示，下列有關物質的性質與用途不具有對應關系的是(D)A．金屬鈹有延展性，可作主探器的射線窗B．石英對光線全反射，可作光導材料C．SiO2屬于共價晶體，可作耐高溫材料D．NaI、CsI遇光易分解，可作閃爍體[解析]NaI、CsI能作為閃爍體的原因是吸收高能粒子，閃爍體中的電子被激發躍遷后又回到基態，釋放光能而發光，不涉及化學變化，即不涉及NaI、CsI的分解，D符合題意。6．我國提出爭取在2030年前實現碳達峰、2060年前實現碳中和，這對于改善環境、實現綠色發展至關重要。“碳中和”是指CO2的排放總量和減少總量相當。下列措施中能促進碳中和最直接有效的是(D)A．將重質油裂解為輕質油作為燃料B．大規模開采可燃冰作為新能源C．通過清潔煤技術減少煤燃燒污染D．研發催化劑將CO2還原為甲醇[解析]“碳中和”實際上就是通過植樹造林、節能減排等方法實現二氧化碳的“零排放”。重質油裂解為輕質油，只是將長鏈烴變為短鏈烴，燃燒產生的二氧化碳的量不會改變，A錯誤；可燃冰作為新能源，其主要成分為甲烷，燃燒依舊會產生二氧化碳，B錯誤；清潔煤技術主要是減少二氧化硫、氮氧化物以及可吸入顆粒物等污染物的排放，但不能減少二氧化碳的排放，C錯誤；將二氧化碳轉化為其他能源是實現“碳中和”最直接有效的一種方法，D正確。7．關于無機非金屬材料，下列說法不正確的是(D)A．“中國天眼”的鏡片材料為SiC，屬于新型無機非金屬材料B．高溫結構陶瓷可以作為高級耐火材料C．用于制造永久性模具等機械構件的氮化硼陶瓷屬于新型無機非金屬材料D．新型無機非金屬材料克服了傳統無機非金屬材料的缺點，但是強度比較差[解析]新型無機非金屬材料具有耐高溫、強度大、抗氧化等優良性能，D項錯誤。8．(2023·湖南雅禮中學月考)食品中的應型乳液是指在外界環境的微小刺激下，油水乳液可以在“穩定”與“破乳”之間快速轉換的體系，科學家發現CO2可以作為外界微小刺激物，成為應型乳液的開關(原理如圖所示)。有關說法正確的是(B)A．食品中物質A或物質B的含量較多，否則轉化反應不明顯，效果較差B．CO2作為外界微小刺激物，具有綠色、廉價、生物相容性好的優點C．通入CO2，物質A轉化為物質B，是“破乳”過程D．通入N2，目的是防止食品變質[解析]CO2可以作為外界微小刺激物，反應微量，食品中物質A或物質B的含量也很少，如果較多，也會影響食品質量，A錯誤；CO2屬于空氣的成分之一，作為外界微小刺激物，具有綠色、廉價、生物相容性好的優點，B正確；通入CO2，物質A轉化為物質B，是乳液“穩定”過程，生成了離子化合物，增加了穩定性，C錯誤；通入N2，驅趕CO2，目的是破乳，D錯誤。9．SiO2是一種化工原料，可以制備一系列物質。下列說法正確的是(C)A．圖中所有反應都不屬于氧化還原反應B．硅酸鹽的化學性質穩定，常用于制作光導纖維C．可用鹽酸除去石英砂(主要成分為SiO2)中少量的碳酸鈣D．普通玻璃是由純堿、石灰石和石英制成的，其熔點是固定的[解析]圖中SiO2與CaO、CaCO3、Na2CO3的反應不屬于氧化還原反應，SiO2與C、Si與Cl2、SiCl4與H2的反應屬于氧化還原反應，A錯誤；光導纖維的主要成分是SiO2而不是硅酸鹽，B錯誤；玻璃沒有固定的熔點，D錯誤。10．氮化硅(Si3N4)是一種重要的結構陶瓷材料。用石英砂和原料氣(含N2和少量O2)制備Si3N4的操作流程如下(粗硅中含少量Fe、Cu的單質及化合物)：下列敘述不正確的是(D)A．“還原”步驟中焦炭主要被氧化為COB．“高溫氮化”反應的化學方程式為3Si＋2N2eq\o(=,\s\up9(高溫))Si3N4C．“操作X”可將原料氣通過灼熱的銅粉D．“稀酸Y”可選用稀硝酸或稀硫酸[解析]焦炭與石英砂發生反應SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up9(高溫))Si＋2CO↑，焦炭被氧化成CO，A正確；“高溫氮化”是Si與N2化合生成Si3N4，化學方程式為3Si＋2N2eq\o(=,\s\up9(高溫))Si3N4，B正確；原料氣中含有N2和少量的O2，氧氣能與Cu反應生成CuO，N2不與Cu反應，操作X可以得到純凈氮氣，因此C正確；粗硅中含有少量Fe和Cu，即Si3N4中含有少量Fe和Cu，Fe、Cu與稀硝酸反應，得到可溶于水的Fe(NO3)3和Cu(NO3)2，稀硝酸可以除去Si3N4中Fe和Cu，由于Cu不溶于稀硫酸，故不能用稀硫酸，D錯誤。二、非選擇題：本題共4小題。11．高純硅是制作光伏電池的關鍵材料，如圖是一種生產高純硅的工藝流程示意圖：已知：①流化床反應器內的主反應為Si＋3HCleq\o(=,\s\up9(250～300℃))SiHCl3＋H2；②還原爐內的主反應為SiHCl3＋H2eq\o(→,\s\up9(1100～1200℃))Si＋3HCl；③SiHCl3極易水解：SiHCl3＋3H2O=H2SiO3＋H2↑＋3HCl↑。回答下列問題。(1)石英砂的主要成分為SiO2，SiO2是一種酸性氧化物，能與燒堿反應生成鹽和水，下列物質中也能與燒堿反應生成鹽和水的是BD(填字母)。A．Al B.Al2O3C．CuO D.NaHCO3SiO2還能在一種常見的酸中溶解，生成一種氣態含硅物質，這種酸的電子式為H∶eq\o(F,\s\up6(),\s\do4())∶。(2)電弧爐中生成粗硅，反應的化學方程式為SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up9(高溫))Si＋2CO↑。若電弧爐中焦炭過量，還會有SiC生成，石英砂和焦炭生成SiC的反應中，氧化劑和還原劑的物質的量之比為1∶2。(3)整個操作流程都需隔絕空氣，原因是防止SiHCl3發生水解、防止硅被氧化、防止氫氣與氧氣反應而發生爆炸(答出兩條即可)。(4)流化床反應器中除生成SiHCl3外，還可能發生副反應，生成其他含硅化合物(如SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等)，可以用分餾的方法加以分離，該操作方法的理論依據是各組分沸點相差較大。(5)上述操作流程中可以循環利用的物質是H2、HCl。12．(2024·天津河西區模擬)硅及其化合物在生活生產中有廣泛應用。請按要求回答下列問題。(1)工業上制備高純硅的示意圖如下：①根據下圖所示物質反應過程中的能量變化，寫出用石英砂和焦炭制取粗硅，同時生成CO的熱化學方程式：SiO2(s)＋2C(s)eq\o(=,\s\up9(1800～2000℃))Si(s)＋2CO(g)ΔH＝＋638.4kJ·mol－1。②步驟Ⅱ產物中含有SiHCl3(沸點為33.0℃)，還有少量SiCl4(沸點為57.6℃)和HCl(沸點為－85.1℃)。若先將步驟Ⅱ產物降至室溫，提純SiHCl3，方法是蒸餾。所用到的玻璃儀器除酒精燈、溫度計、錐形瓶、尾接管外，還需要蒸餾燒瓶、(2)已知：硅的最高價氧化物對應的水化物有H2SiO3和原硅酸()。常溫下，H2SiO3：Ka1＝2.0×10－10、Ka2＝1.0×10－12；H2CO3：Ka1＝4.5×10－7、Ka2＝4.7×10－11。①向盛有飽和Na2SiO3溶液(滴有酚酞溶液)的試管中通入足量CO2；充分反應后，用激光筆照射上述液體時發現有光亮的通路。預測液體顏色的變化：溶液紅色變淺至褪色；寫出該反應的離子方程式：SiOeq\o\al(2－,3)＋2CO2＋2H2O=H2SiO3(硅膠)＋2HCOeq\o\al(－,3)。②寫出原硅酸脫水得到的產物(寫兩種)H2SiO3、SiO2。[解析](1)①根據兩個反應過程能量變化圖像可知：Si(s)＋O2(g)=SiO2(s)ΔH＝－859.4kJ·mol－1、2C(s)＋O2(g)=2CO(g)ΔH＝－221.0kJ·mol－1，用第二個方程式減去第一個方程式得出熱化學方程式：SiO2(s)＋2C(s)eq\o(=,\s\up9(1800～2000℃))Si(s)＋2CO(g)ΔH＝＋638.4kJ·mol－1。②SiHCl3(沸點為33.0℃)、SiCl4(沸點為57.6℃)、HCl(沸點為－85.1℃)，它們的沸點不同，根據沸點的不同實現物質分離的方法為蒸餾或分餾，所用到的玻璃儀器除酒精燈、溫度計、錐形瓶、尾接管外還需要蒸餾燒瓶和直形冷凝管。(2)①Na2SiO3溶液中SiOeq\o\al(2－,3)發生水解而使溶液呈堿性，滴加酚酞開始溶液為紅色，隨著CO2通入，Na2SiO3反應生成H2SiO3，溶液堿性減弱，溶液由紅色逐漸變無色；弱酸的電離平衡常數越大其酸性越強，根據題給數據可得酸性：H2CO3>H2SiO3>HCOeq\o\al(－,3)>HSiOeq\o\al(－,3)，則Na2SiO3溶液與過量CO2反應生成硅酸和碳酸氫鈉：SiOeq\o\al(2－,3)＋2CO2＋2H2O=H2SiO3(硅膠)＋2HCOeq\o\al(－,3)。②原硅酸()脫去一分子水得到的產物是H2SiO3，脫去兩分子水得到的產物是SiO2。13．(2024·湖北武漢聯考)碳、硅及其化合物的開發由來已久，在現代生活中有廣泛應用。(1)SiO2是玻璃的主要成分之一，保存氫氧化鈉溶液的玻璃試劑瓶應用橡膠塞的原因是SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O(用離子方程式表示)。(2)高純硅是現代信息、半導體和光伏發電等產業都需要的基礎材料。工業上提純硅有多種路線，其中一種工藝流程示意圖如下：①電弧爐制粗硅的反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為1∶2；1100℃下在還原爐中制純硅，該反應的化學方程式為SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up9(1100℃))Si＋3HCl。②在流化床反應器的產物中，SiHCl3大約占85%，還有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有關物質的沸點數據如表所示，提純SiHCl3的主要工藝操作依次是沉降、冷凝和蒸餾。物質SiSiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH3ClHClSiH4沸點/℃235557.631.88.2－30.4－84.9－111.9③在流化床反應器中可能得到產物SiCl4。SiCl4遇水會發生水解反應生成兩種酸，該反應的化學方程式為SiCl4＋3H2O=H2SiO3↓＋4HCl↑。[解析](1)SiO2是玻璃的主要成分之一，氫氧化鈉能夠與二氧化硅反應生成硅酸鈉，硅酸鈉的水溶液具有黏性，能夠把玻璃瓶塞與瓶頸黏結在一起，不易打開，氫氧化鈉與SiO2反應的離子方程式為SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O。(2)①石英砂的主要成分是二氧化硅，用石英砂和焦炭在電弧爐中制粗硅的反應的化學方程式為SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up9(高溫))Si＋2CO↑，氧化劑為SiO2，還原劑為C，氧化劑與還原劑的物質的量之比為1∶2；1100℃下在還原爐中制純硅，SiHCl3被還原為Si，該反應的化學方程式為SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up9(1100℃))Si＋3HCl。②根據題表可知，沸點差別較大，可以通過蒸餾的方法提純SiHCl3。③SiCl4極易水解，其完全水解的化學方程式為SiCl4＋3H2O=H2SiO3↓＋4HCl↑。14．(2024·山東聊城調研)水泥是重要的建筑材料，硅酸鹽水泥主要成分為硅酸二鈣(2CaO·SiO2)、硅酸三鈣(3CaO·SiO2)、鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)、鐵鋁酸四鈣(4CaO·Al2O3·Fe2O3)和氧化鎂等的混合物。《水泥化學分析方法》中用EDTA(一種常用作滴定金屬離子含量的有機物)滴定法測定水泥樣品中鈣、鎂的含量。其過程如圖所示：已知：相關金屬離子濃度為0.1mol/L時，形成氫氧化物沉淀的pH范圍如表所示。金屬離子Mg2＋Ca2＋Al3＋Fe3＋開始沉淀的pH1113.53.52完全沉淀的pH13>144.53.5回答下列問題：(1)工業制水泥的主要原料是黏土和石灰石(填名稱)。(2)步驟①中選擇用銀坩堝而不用瓷坩堝，其理由是氫氧化鈉會與二氧化硅反應，腐蝕瓷坩堝。濾渣的主要成分為H2SiO3(填化學式)。(3)步驟③中加入的酒石酸鈉和三乙醇胺作為掩蔽劑，可掩蔽雜質離子的干擾，在該過程中，主要掩蔽的離子有Al3＋和Fe3＋。掩蔽劑需要在調pH前加入，若在堿性溶液中則起不到掩蔽作用，試從要掩蔽的離子性質分析原因：堿性溶液中，Al3＋和Fe3＋會生成Al(OH)3沉淀和Fe(OH)3沉淀。(4)步驟④和⑤中，調pH時，最好選用試劑A(填字母)。A．氨水 B.MgOC.CaCO3(5)水泥樣品中的鈣的含量通過步驟④滴定結果可計算得出；而步驟⑤滴定的是鈣、鎂總量，所以測定鎂的含量準確性還依賴于步驟④。當溶液pH大于12時，會生成硅酸鈣沉淀，所以若滴定前，溶液中還有少